Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Nếu A=Aq thì B= Bq, (4.3)
Trong đó là tập mờ nhận Hq làm độ thỏa mãn. Nói cách khác từ các giá trị rõ
xj của các đầu vào Ak ta đã thông qua những tập mờ Akj chuyển thành một giá trị rõ
x làm đại diện để với nó có được:
Hq = (x). (4.4)
Thực hiện phép suy diễn mờ để xác định giá trị mờ Bq cho mệnh đề hợp thành (4.3).
Kết quả phép suy diễn mờ AB sẽ là một tập mờ B' cùng nền với B và có hàm thuộc AB(y) thỏa mãn:
A(x) AB(y) với mọi A(x), B(y) 0,1. (4.5) Khi B(y) = 0 sẽ có AB(y) =0. (4.6) Nếu có A1(x) < A2(x) thì cũng có A1B(y) < A2B(y) (4.7) Nếu có B1(y) < B2(x) thì cũng có AB1(y) < AB2(y) (4.8) Hai công thức xác định AB(y) thường được dùng trong điều khiển là:
AB(y) = minA(x0), B(y) Luật min. (4.9) AB(y) = A(x0)B(y) Luật prod. (4.10)
Hình 4.5: Thực hiện phép suy diễn mờ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Thực hiện phép hợp mờ để có được giá trị mờ cho luật hợp thành từ tất cả các giá trị mờ của từng mệnh đề hợp thành trong luật hợp thành đó.
Việc thực hiện phép hợp mờ được minh họa trong hình 4.6:
Hợp AB của hai tập mờ A và B được hiểu là một tập mờ gồm tất các phần tử của hai tập A, B đã cho, trong đó hàm thuộc AB (x) của phần tử của AB không được mâu thuẫn với phép hợp của hai tập kinh điển. Hai công thức thường dùng trong điều khiển là:
AB(x) = maxA(x) , B(x) Luật MAX. (4.11) AB(x) = min1, A(x)+B(x) Luật SUM. (4.12) Tóm lại, nếu:
Mệnh đề “Nếu A=A1 thì B =B1 “ có giá trị là C1 (4.13) Mệnh đề “Nếu A =Ak thì B =Bk“ có giá trị là Ck
thì toàn bộ luật hợp thành sẽ có giá trị là C = C1 Ck .
* Giải mờ
Sau khi đã có kết quả của luật hợp thành là một tập mờ, trước khi đưa ra giá trị điều khiển ta phải giải mờ tập mờ đó. Điều đó cũng dễ hiểu vì đối tượng chỉ làm việc với những giá trị cụ thể (giá trị rõ) chứ không làm việc với những giá trị mờ (tập mờ).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Giải mờ là quá trình xác định một giá trị rõ y0 nào đó từ tập nền của tập mờ
B' để làm đại diện cho B' (là tập mờ kết quả của luật hợp thành).
Trong điều khiển thường sử dụng ba phương pháp giải mờ chính:
Điểm trung bình: Giá trị rõ y0 là giá trị trung bình của các giá trị có độ thỏa mãn cực đại của B‟(y). Nguyên lý này thường được dùng khi miền dưới hàm B‟(y) là một miền lồi và như vậy y0 cũng sẽ là giá trị có độ phụ thuộc lớn nhất. Trong trường hợp B' gồm các hàm liên thuộc dạng đối xứng thì giá trị rõ y0 không phụ thuộc vào độ thỏa mãn đầu vào của luật điều khiển.
Điểm cực đại: Giá trị rõ y0 được lấy bằng cận trái/phải cực đại của B‟(y). Giá trị rõ lấy theo nguyên lý cận trái/phải này sẽ phụ thuộc tuyến tính vào độ thỏa mãn đầu vào của luật điều khiển hình 4.7.
Điểm trọng tâm: Phương pháp này sẽ cho ra kết quả y0 là hoành độ của điểm trọng tâm miền được bao bởi trục hoành và đường B‟(y). Đây là nguyên lý được dùng nhiều nhất.
* Cấu trúc hệ logic mờ
Giống như một bộ điều khiển kinh điển, một hệ logic mờ cũng có thể có nhiều tín hiệu vào và nhiều tín hiệu ra. Ta phân chia chúng thành các nhóm
+ Nhóm SISO có một đầu vào và một đầu ra. + Nhóm MIMO có nhiều đầu vào và nhiều đầu ra. + Nhóm SIMO có một đầu vào và nhiều đầu ra.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ HÖ Logic Mê y B' R1:nÕuth× Rq:nÕuth× Fuzzy hãa xi Gi¶i mê i Hình 4.8: Cấu trúc một hệ logic mờ 1.1.1.4
+ Nhóm MISO có nhiều đầu vào và một đầu ra.
Do bản chất là một hệ thực hiện các luật hợp thành (kinh nghiệm điều khiển của con người) trong đó các kinh nghiệm này lại thể hiện dưới dạng ngôn ngữ có các giá trị ngôn ngữ là tập mờ nên một hệ logic mờ phải có các khâu cơ bản như hình 4.8:
+ Khâu Fuzzy hóa có nhiệm vụ chuyển đổi một giá trị rõ đầu vào x0 thành một vector gồm các độ phụ thuộc của giá trị rõ đó theo các giá trị mờ (tập mờ) đã định nghĩa cho biến ngôn ngữ đầu vào.
+ Khâu thực hiện luật hợp thành, có tên gọi là thiết bị hợp thành, xử lý vector và cho ra giá trị mờ B' của biến ngôn ngữ đầu ra.
+ Khâu giải mờ, có nhiệm vụ chuyển đổi tập mờ B' thành một giá trị rõ y' chấp nhận được cho đối tượng (tín hiệu điều chỉnh).
4.1.2. Bộ điều khiển mờ
4.1.2.1. Bộ điều khiển mờ động
Bộ điều khiển mờ động là bộ điều khiển mờ có xét tới các trạng thái động của đối tượng. Ví dụ đối với hệ điều khiển theo sai lệch thì đầu vào của bộ điều khiển mờ ngoài tín hiệu sai lệch e theo thời gian còn có các đạo hàm, tích phân của sai lệch giúp cho bộ điều khiển phản ứng kịp thời với các thay đổi đột xuất của đối tượng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Các bộ điều khiển mờ hay được dùng hiện nay là bộ điều khiển mờ theo luật tỷ lệ tích phân, tỷ lệ vi phân và tỷ lệ vi tích phân(I, PI, PD và PID).
*. Bộ điều khiển PD
Bộ điều khiển mờ PD được mô tả như sơ đồ sau:
*. Bộ điều khiển PI
Bộ điều khiển mờ PI được mô tả như sơ đồ sau:
Ta cũng có thể sử dụng mô hình:
dtd d
Bộ điều
khiển mờ Đối tượng
- et
det
P I I
Hình 4.10: Sơ đồ khối hệ thống với bộ điều chỉnh mờ PI(1)
dtd d
Bộ điều
khiển mờ Đối tượng
- et
det
P
Hình 4.9: Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển mờ PD
Bộ điều Bộ điều khiển mờ Đối tượng - et I
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
4.1.2.2. Điều khiển mờ thích nghi
Bộ điều khiển mờ thích nghi có 2 phương pháp và cấu trúc cơ bản:
+ Bộ điều khiển mờ thích nghi theo phương pháp thích nghi trực tiếp được tổng quát trên sơ đồ hình 4.12.
+ Bộ điều khiển mờ thích nghi theo phương pháp thích nghi gián tiếp được tổng quát trên sơ đồ hình 4.13.
4.1.2.3. Điều khiển mờ lai
Bộ điều khiển mà trong quá trình làm việc tự điều chỉnh thông số của nó cho phù hợp với sự thay đổi của đối tượng được gọi là bộ điều khiển thích nghi. Một hệ thống điều khiển thích nghi, cho dù có hay không sự tham gia của hệ mờ, là hệ thống phát triển cao và có tiềm năng đặc biệt, song gắn liền với những ưu điểm đó là khối lượng tính toán thiết kế rất lớn.
Thực tế ứng dụng kỹ thuật mờ cho thấy: không phải là cứ thay một bộ điều khiển mờ vào chỗ bộ điều khiển kinh điển thì sẽ có một hệ thống tốt hơn. Trong nhiều trường hợp, để hệ thống có đặc tính động học tốt và bền vững cần phải thiết kế thiết bị điều khiển lai giữa bộ điều khiển mờ và bộ điều khiển kinh điển.
Bộ chỉnh định mờ
Đối tượng y
x
-
Hình 4.12: Phương pháp điều khiển thích nghi trực tiếp